压力容器薄板焊缝超声波探伤探头的选择
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压力容器薄板焊缝超声波探伤探头的选择

文章分类:技术文章人气:865 次访问发表时间:2016-08-02

目前国内化机制造行业中,中、低压容器居多。此类容器因压力不高,故壳体厚度不大,通常只有10mm左右。对这一厚度焊缝内部缺陷的检测,以往工艺上一般直接指定射线探伤,但射线探伤在缺陷的检测方面有一定的局限性,即对一些细小的缺陷的检测方面有一定的局限性,即对一些细小的裂纹较难分辩,容易误判。近年来,随着压力容器安全性的提高,工艺对焊缝超声检测提出严格的要求,要求对焊缝进行超声波检测,以免裂纹漏检。

对于10mm左右这一厚度范围焊缝的超声波检测,虽仍属属超声波探伤标准JB4730-2005规定的检测范围,但在采用常规探测结果发现,由于板较薄,检测时杂波多,缺陷难以分辨,导致中厚板焊缝超声波的成熟技术对比、分析,笔者发现薄板超声波探伤的成熟技术对比、分析,笔者发现薄板超声波探伤困难的一个很重要的原因是探头和仪器不匹配。因此,确保探伤的一个很重要的原因是探头超声波探伤仪不匹配。因此,确保探伤质量的关键在于选择合适的头。本文从理论分析和实际对比两方面就薄板焊缝超声波探伤探头的选择进行了探方和总结。

 1 探头现状

目前超声波探伤检测16mm以上的中厚板焊缝,技术较为成熟。所用设备探头频率2.5MHz,晶片大小取13mmX13mm,9mmX12mm;前沿14mm左右。探头斜率K取1,1.5,2.5,通常板厚愈大,选择的K值应愈小,以减少声能衰减。对于薄板焊缝探伤,由于声程短,现有斜探头K值小,晶片尺寸大,易形成多次反射,近场区杂波较多,缺陷波难以分辨。因此,探头参数的选择很重要。

2 探头参数的选择

  2.1 K值的选择

我国横波探伤常用K值来表示横波折射角的大小。对于薄板焊缝探伤,考虑到板薄、声程短的因素,首先应尽量避免近场区探伤,故探伤中尽量减少近场区长度。

 2.2 频率的选择

选择较高频率,其脉冲宽度小,分辨率高,有利于区分相邻的缺陷;频率越高,波长愈短,则半扩散角,声整指向性好,能量集中,有利于发现缺陷并对缺陷定位。

压力容器薄板焊缝超声波探伤探头的选择

  2.3 晶片尺寸的选择

对于薄板应选择波源面积小的探头,即小晶片探头来探伤,以减小探头近场区长度、扩大探伤有效范围。另一方面,利用原有探头探伤,由于晶片尺寸较大,易形成多次反射,反射杂波较多,尤其在近场区,缺陷波难以分辨。故在探伤时,选择晶片尺寸为6X6mm。

 2.4探头前没L的选择

探头的前沿距离,即探头超声入射点至探头前端部的距离。K值一定时,探头前沿,则扫查范围大,而当前沿大时,就有可能无法扫查到焊缝根部从而造成漏检。故探伤宜采用前沿尺寸小的探头。

往常使用的探头,前沿多在14mm左右,这种探头探中厚板还可以,但对于探薄板就显得太大了。薄板焊缝其整个焊缝宽度在12-15mm上下,为使一次波能跨过焊根,必须使S=TK>L+h。若用原为探头,K=1.5,板厚T=10mm,则前沿长度L<=9mm,也即选择短前沿的探头进行探伤。综合探头晶片尺寸,应选择探头前沿尺寸6mm。 目前国内最小可制成4mm的前沿。

由此可见,利用小晶片、短前沿、大K值的探头是解决薄板超声波探伤的必由之路。这一方案和参数的确定,在中石化南化集团公司化机厂生产应用后,成功地解决了薄板焊缝检测这一难题,对焊缝缺陷的检出率很高,确保了产品质量,带来较大的经济效益。